AIS航標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用

李愛祺

（中海油信息科技有限公司天津分公司 天津市 300452）

1 引言

在國家扶持和海事機構(gòu)的不斷努力下，AIS航標(biāo)在應(yīng)用領(lǐng)域不斷得到改進(jìn)與發(fā)展，其覆蓋范圍也在不斷擴大，在航海安全和提高航海服務(wù)質(zhì)量方面起到一定的促進(jìn)作用，為航海人的生命財產(chǎn)安全提供更加可靠的保障。但AIS航標(biāo)在推廣與應(yīng)用中仍然存在不少難題。因此，本文圍繞AIS航標(biāo)從多個角度展開研究探討，以便最大程度發(fā)揮其作用。

2 AIS航標(biāo)

定義：AIS 臺站采用二十一號電文，將助航信息（包括定為及航行導(dǎo)向等）發(fā)送給船舶。

分類：實體標(biāo)、虛擬標(biāo)、合成標(biāo)。

功能：

（1）定位信息。將船舶自身位置信息發(fā)送至周圍海域，從而避免航線交疊引起的事故。

（2）狀態(tài)信息。將船舶實時工作狀態(tài)信息發(fā)送至周邊海域，以便于航標(biāo)管理機構(gòu)根據(jù)船舶狀態(tài)對其實施管理。

（3）氣象信息。將氣象信息定時發(fā)送至周邊海域，包括現(xiàn)時氣象和氣象預(yù)報，用以指導(dǎo)船舶的航行規(guī)劃。

（4）海域信息。采集周圍海域各類信息，并將其發(fā)送至管理機構(gòu)，為管理機構(gòu)提供航行指導(dǎo)的參考信息。

（5）控制信息。將管理機構(gòu)的指示或要求等信息回傳至船舶，為船舶提供未來工作和航行指導(dǎo)，幫助船舶完成工作和保障安全航行。

3 AIS航標(biāo)應(yīng)用現(xiàn)狀以及創(chuàng)新探討

3.1 AIS航標(biāo)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著AIS航標(biāo)在我國水上通航領(lǐng)域的不斷應(yīng)用與發(fā)展，我國在AIS航標(biāo)研究應(yīng)用領(lǐng)域，相關(guān)成果無論是在數(shù)量上還是在質(zhì)量上都得到了較大提升。在某海域，遙控遙測平臺燈器近500 余座，AIS航標(biāo)終端50 余臺，水文遙控遙測達(dá)到了全覆蓋。然而即便如此，AIS航標(biāo)的功能未得到全部發(fā)揮，仍存在較大提升空間。隨著21世紀(jì)海上絲綢之路這一理念的提出，航海保障的重要程度進(jìn)一步提高，同時也面臨新的挑戰(zhàn)，各AIS航標(biāo)應(yīng)用研究機構(gòu)需不斷提升和完善相關(guān)技術(shù)，通過創(chuàng)新來對航海保障進(jìn)行驅(qū)動，提升航海保障的服務(wù)質(zhì)量，不斷滿足服務(wù)目標(biāo)的多樣化需求，提升滿意度。當(dāng)然在引進(jìn)新技術(shù)提升航海保障能力的過程中應(yīng)根據(jù)自身情況進(jìn)行探索。

3.2 基于AIS航標(biāo)的海洋水文氣象觀測

AIS航標(biāo)中安裝有傳感器，可以檢測風(fēng)速、流速、流向、風(fēng)向以及涌浪等相關(guān)水文氣象信息，這些信息能夠通過AIS航標(biāo)管理系統(tǒng)回傳至海事部門或廣播至周邊海域船舶。2017年，我國自主研發(fā)的AIS航標(biāo)管理系統(tǒng)——海洋水文氣象觀測系統(tǒng)通過驗收。其將為海上橋梁及中國海域內(nèi)船舶提供全方位的氣象服務(wù)。該系統(tǒng)是我國首個由海上交通運輸機構(gòu)與海洋工程相關(guān)機構(gòu)共同開發(fā)的業(yè)務(wù)化航標(biāo)管理系統(tǒng)，為海上船舶行駛提供一定的安全保障。該系統(tǒng)穩(wěn)定性高，且功能齊全，可在海洋水文氣象監(jiān)測中推廣使用。在錢塘江涌浪監(jiān)測方面該系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用，同時也為附近船舶提供良好的航行保障。但由于該系統(tǒng)監(jiān)測過程仍需通過人工的方式來進(jìn)行，因此效率不高。為改善這種情況，相關(guān)機構(gòu)正在打造全新的AIS航標(biāo)管理系統(tǒng)來監(jiān)測錢塘江涌浪，以彌補當(dāng)前依賴人工監(jiān)測的不足。

3.3 基于AIS航標(biāo)的港珠澳大橋防碰撞探索

港珠澳大橋投入使用后，其防護(hù)問題變得尤為突出。當(dāng)前防護(hù)系統(tǒng)采用了AIS航標(biāo)技術(shù)，用于大橋避碰和預(yù)警報警。該系統(tǒng)能夠?qū)M(jìn)入港珠澳大橋附近水域的船舶推送地理位置信息，告知船舶注意避讓，對大橋和船舶同時起到防護(hù)作用，實現(xiàn)防碰撞預(yù)警功能，船舶通過對地理位置信息的辨識來降低碰撞風(fēng)險。航標(biāo)系統(tǒng)部署于大橋所有橋墩，連接海事AIS 岸基系統(tǒng)。AIS航標(biāo)與船舶間通過VHF 通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，對過往船舶提供位置等信息來避免碰撞事故的發(fā)生，在橋體橋墩上安裝的AIS航標(biāo)可以采集周邊海域船舶地理位置信息以及廣播AIS航標(biāo)名稱與通航孔的相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.4 手持式AIS航標(biāo)檢測儀的開發(fā)與應(yīng)用

2017年，我國自主完成手持式AIS航標(biāo)檢測儀研發(fā)，并獲得中國航海學(xué)會科學(xué)技術(shù)類二等獎。該檢測儀在現(xiàn)場測定AIS航標(biāo)與基站后，實時得出檢測結(jié)果，并能更加方便快捷的實現(xiàn)AIS 基站及航標(biāo)的定位。這對于AIS航標(biāo)的進(jìn)出貨檢驗與工作狀態(tài)檢測都具有非常重要的意義，其改變了傳統(tǒng)AIS航標(biāo)檢測效率低的問題，能夠快速獲得結(jié)果，為一線AIS航標(biāo)檢驗檢測工作提供了便利。

3.5 AIS電子海圖及水域船舶監(jiān)控

通過利用AIS 技術(shù)搭建智能化的航標(biāo)系統(tǒng)，從而使船舶的航行全過程得到有效監(jiān)控，為海上交通提供更加安全便捷的服務(wù)，同時保障海上船舶安全航行。基于AIS航標(biāo)技術(shù)搭建電子海圖水域船舶監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)通過AIS 船臺將船舶的動態(tài)信息和靜態(tài)信息報文通過數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送到AIS 基站，中心AIS 接收機收到基站的AIS 報文信息，將AIS 報文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給處理終端，完成數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，結(jié)合水域地理信息，AIS 船舶信息反應(yīng)出所監(jiān)控水域的船只連續(xù)位置、靜態(tài)信息、航跡歷史數(shù)據(jù)以及相關(guān)的水域信息，對船舶進(jìn)行航線監(jiān)控和沖突仿真分析，幫助船舶防范各種險情，保障船只及航道安全。如圖1 和圖2，分別為監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和信息顯示圖。

圖1：AIS 電子海圖水域船舶監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖2：指定區(qū)域內(nèi)的軌跡及指定目標(biāo)的動態(tài)參數(shù)

4 AIS航標(biāo)在創(chuàng)新推廣中存在的問題

隨著我國綜合國力的不斷提升，國家在AIS航標(biāo)應(yīng)用領(lǐng)域不斷投入并通過研究創(chuàng)新使AIS航標(biāo)的綜合性能獲得較大提升，我國的AIS航標(biāo)發(fā)展取得了令人矚目的成績，獲得一定的經(jīng)濟(jì)和社會效益，但當(dāng)前AIS航標(biāo)仍然存在短板，有較大優(yōu)化空間。

4.1 航海氣象信息未制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

AIS航標(biāo)在進(jìn)行水文氣象信息播發(fā)過程中，核心技術(shù)之一是對信息的編碼以及接收端對信息的解碼。如需實現(xiàn)不同AIS航標(biāo)系統(tǒng)與多種船舶間信息的互傳，并保證信息的精準(zhǔn)與及時，就需要建立統(tǒng)一的航海氣象信息編碼標(biāo)準(zhǔn)。截至目前，國家相關(guān)機構(gòu)仍未制定較為統(tǒng)一的編碼形式和標(biāo)準(zhǔn)，所以當(dāng)前仍然有很多水文氣象信息無法進(jìn)行有效共享。

4.2 ECDIS未較好兼容AIS航標(biāo)

與AIS航標(biāo)相關(guān)的各類圖標(biāo)一般由AIS航標(biāo)制造商進(jìn)行定義設(shè)計，可在AIS 系統(tǒng)中顯示。而按照IMO 要求，當(dāng)前大量海上通行船舶需要強制安裝ECDIS 系統(tǒng)，當(dāng)前的ECDIS 系統(tǒng)并未較好的兼容AIS 系統(tǒng)，其無法正確展示AIS航標(biāo)。

4.3 AIS航標(biāo)創(chuàng)新技術(shù)推廣應(yīng)用緩慢

我國在利用AIS航標(biāo)進(jìn)行水文氣象觀測的過程中，已經(jīng)積累了較為豐富的水文氣象數(shù)據(jù)與經(jīng)驗，對特定區(qū)域的航行保障服務(wù)能力有了較大提升。但是該技術(shù)并未得到廣泛的推廣與應(yīng)用，主要原因是在AIS航標(biāo)運維過程中需要耗費較多的人力和物力，并且改造升級難度較大。除此之外，各海域航標(biāo)管理部門之間未進(jìn)行有效的技術(shù)共享，所以AIS航標(biāo)應(yīng)用推廣任重而道遠(yuǎn)。

5 AIS航標(biāo)應(yīng)用推廣改進(jìn)建議

5.1 進(jìn)行航海氣象信息標(biāo)準(zhǔn)化

隨著AIS 水溫觀測納入航海氣象功能，當(dāng)前亟待解決的問題是如何進(jìn)行航海氣象信息標(biāo)準(zhǔn)的制定。為盡快實現(xiàn)氣象標(biāo)準(zhǔn)的制定與統(tǒng)一，國家氣象局已經(jīng)開始組織負(fù)責(zé)相關(guān)領(lǐng)域的機構(gòu)開展標(biāo)準(zhǔn)框架的建立與完善工作，提升公共氣象服務(wù)以及氣象信息化水平。只有在各方共同努力下，航海氣象信息的標(biāo)準(zhǔn)化才會逐步實現(xiàn)。

5.2 從國際角度規(guī)范AIS航標(biāo)標(biāo)識符號

針對AIS航標(biāo)標(biāo)識符號與ECDIS 系統(tǒng)無法兼容的問題，我國海事航標(biāo)管理部門正在開展相關(guān)工作，推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立與統(tǒng)一，實現(xiàn)AIS航標(biāo)標(biāo)識符號與各種AIS 系統(tǒng)的兼容，在各類AIS 系統(tǒng)中正確顯示航標(biāo)標(biāo)識。

5.3 實現(xiàn)不同海域航標(biāo)信息的共享

隨著我國一系列航海保障政策法規(guī)的出臺，以及我國在航海保障領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)應(yīng)用中不斷取得新突破，同時為適應(yīng)當(dāng)前航海保障的新局面，相關(guān)海事機構(gòu)只有通過多區(qū)域多領(lǐng)域的共享合作，才能進(jìn)一步促進(jìn)航海保障事業(yè)的發(fā)展。

5.4 制定激勵措施，推動相關(guān)機構(gòu)或企業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新

AIS航標(biāo)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，對航海保障服務(wù)具有重要意義。隨著我國海事機構(gòu)與科研單位對AIS航標(biāo)技術(shù)的不斷深入研究、拓展與創(chuàng)新。AIS航標(biāo)技術(shù)必將成為廣泛應(yīng)用于海上船舶安全通行的可靠技術(shù)手段。

6 結(jié)束語

AIS航標(biāo)系統(tǒng)建設(shè)可有效促進(jìn)我國航海保障服務(wù)的信息化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，在推動國家航運經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面將會發(fā)揮重要作用。AIS航標(biāo)技術(shù)在為海航提供有效安全保障的同時，會進(jìn)一步增加水運企業(yè)的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。鑒于AIS航標(biāo)在海航安全中的重要作用，相關(guān)研究人員與機構(gòu)仍需對AIS航標(biāo)進(jìn)行更加深入和全面的研究，對其不斷改進(jìn)與完善。同時相關(guān)機構(gòu)還應(yīng)積極做好AIS航標(biāo)的推廣，擴大AIS航標(biāo)的應(yīng)用范圍，為我國水運管控及安全提供更多的技術(shù)支持。